(57)【要約】【課題】  光走査装置での偏向面と被走査面間の結像倍率に関わらず焦点位置及び共役関係の補正が可能な画像形成装置及びその調整方法を提供する。【解決手段】  この画像形成装置は、光源１０から射出される光束を偏向器１６の面上で主走査方向に延びる線像に光源側光学系１５により結像し、結像された光束を偏向器１６により偏向し、偏向された光束を結像光学系１８により被走査面上に所定形状のスポットに結像させるように構成された光走査装置を搭載し、スポットにより画像を記録材に形成し、光走査装置と記録材との間隔ｄを調整可能に構成した。【選択図】  図１
2007114365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光束を偏向器の面上で主走査方向に延びる線像に光源側光学系により結像し、前記結像された光束を前記偏向器により偏向し、前記偏向された光束を結像光学系により被走査面上に所定形状のスポットに結像させるように構成された光走査装置を搭載し、前記スポットにより画像を記録材に形成する画像形成装置であって、
前記光走査装置と前記記録材との間隔を調整可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光走査装置が面倒れ補正光学系を構成している請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記記録材に形成される画像幅を調整するために画素サイズの微調整機構を設けた請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記結像光学系は、前記偏向器の偏向面と前記被走査面との間の副走査方向の結像倍率が０．５乃至２．０倍の範囲内に設計された結像レンズを有する請求項１，２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記偏向器として回転多面鏡を用い、前記回転多面鏡の面倒れによるピッチむらが最小または許容範囲内となるように、前記光走査装置と前記記録材との間隔を調整した請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記回転多面鏡の面倒れによるピッチむらを露光光量によって補正する場合、その補正後のピッチむらが最小または許容範囲内となるように前記光走査装置と前記記録材との間隔を調整した請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記結像光学系に少なくとも一つの樹脂レンズを含む請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
光源から射出された光束を偏向器の面上で主走査方向に延びる線像に光源側光学系により結像し、前記結像された光束を前記偏向器により偏向し、前記偏向された光束を結像光学系により被走査面上に所定形状のスポットに結像させるように構成された光走査装置を搭載し、前記スポットにより画像を記録材に形成する画像形成装置の調整方法であって、
前記光走査装置と前記記録材との間隔を調整することで焦点位置及び前記偏向器の偏向面と前記被走査面との共役関係を補正することを特徴とする画像形成装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源と光源側光学系と偏向器と結像光学系とを備える光走査装置を搭載した画像形成装置及び画像形成装置の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームプリンタ等に用いられる光走査装置における結像光学系の調整方法として、下記特許文献１では、結像レンズの位置を調整することで焦点位置、共役関係を補正している。この調整方法は、偏向面と被走査面間の副走査方向の結像倍率が１倍前後の光学系では調整量が大きく実質的に実施が不可であり、また、結像レンズを位置を調整することで、その他の光学特性に悪影響が出ると予想される。
【０００３】
下記特許文献２では、光源側光学系のシリンドリカルレンズの位置を調整することで焦点位置を補正しているが、偏向面と被走査面の共役関係を補正できず、面倒れ補正効果を損ない、画像上のピッチむらを改善できない。
【０００４】
また、下記特許文献３では、光源側光学系に平行平板等を挿入することで焦点位置を補正しているが、偏向面と被走査面の共役関係を補正できず、面倒れ補正効果を損ない、画像上のピッチむらを改善できない。
【０００５】
光走査装置では、結像レンズの製造誤差、位置決め誤差などにより、一般的に結像光学系の焦点距離と面倒れ補正光学系の共役関係がばらつく。また、結像光学系に樹脂製レンズを用いた場合、その成形時の内部歪み（屈折率分布）や形状誤差等により、用いるレンズ個々に光学系の焦点距離と面倒れ補正光学系の共役関係がばらつく。
【０００６】
焦点位置は、例えば光源側光学系のコリメータレンズ、シリンドリカルレンズの光軸方向の位置調整などで補正することは可能であるが、偏向面と被走査面の共役関係の補正は、光源側光学系の補正では不可であり、面倒れ補正効果を損ない、画像上のピッチむらは改善できない。
【０００７】
また、結像レンズの一部または全体の位置を調整することで、共役関係の補正ができる場合もあるが、偏向面と被走査面間の副走査方向の結像倍率が１倍前後の光学系では、補正をするためのレンズ移動量が大きくなるなどして実質的に補正不可である。また、結像レンズを移動することによって、その他の光学特性（ｆθ特性、像面湾曲など）に悪影響がでてしまう。
【特許文献１】特開平０７−１１３９７３号公報
【特許文献２】特開平０６−４３３７０号公報
【特許文献３】特開平１１−２４９０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、光走査装置での偏向面と被走査面間の結像倍率に関わらず焦点位置及び共役関係の補正が可能な画像形成装置及びその調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による画像形成装置は、光源から射出された光束を偏向器の面上で主走査方向に延びる線像に光源側光学系により結像し、前記結像された光束を前記偏向器により偏向し、前記偏向された光束を結像光学系により被走査面上に所定形状のスポットに結像させるように構成された光走査装置を搭載し、前記スポットにより画像を記録材に形成する画像形成装置であって、前記光走査装置と前記記録材との間隔を調整可能に構成したことを特徴とする。
【００１０】
この画像形成装置によれば、光走査装置と記録材との間隔を調整することで、偏向面と被走査面間の副走査方向の結像倍率に関わらず偏向器の面と被走査面との共役関係及び焦点位置の補正が可能となる。
【００１１】
上記画像形成装置において前記光走査装置は面倒れ補正光学系を構成していることが好ましい。偏向器の偏向面に面倒れが生じても面倒れ補正光学系である程度ピッチむらを補正できる。
【００１２】
上記特許文献１の調整方法では補正が難しい結像倍率が０．５乃至２．０倍の範囲内に設計された結像レンズを用いても、焦点距離及び共役関係の補正が可能である。
【００１３】
また、前記記録材に形成される画像幅を調整するために画素サイズの微調整機構を設けることが好ましい。光走査装置と記録材との間隔調整により画幅が変化しても、画素サイズの微調整機構で調整できる。
【００１４】
また、前記偏向器として回転多面鏡を用い、前記回転多面鏡の面倒れによるピッチむらが最小または許容範囲内となるように、前記光走査装置と前記記録材との間隔を調整することができる。
【００１５】
また、前記回転多面鏡の面倒れによるピッチむらを露光光量によって補正する場合、その補正後のピッチむらが最小または許容範囲内となるように前記光走査装置と前記記録材との間隔を調整することができる。
【００１６】
また、前記結像光学系に少なくとも一つの樹脂レンズを含むことができる。
【００１７】
本発明による画像形成装置の調整方法は、光源から射出された光束を偏向器の面上で主走査方向に延びる線像に光源側光学系により結像し、前記結像された光束を前記偏向器により偏向し、前記偏向された光束を結像光学系により被走査面上に所定形状のスポットに結像させるように構成された光走査装置を搭載し、前記スポットにより画像を記録材に形成する画像形成装置であって、前記光走査装置と前記記録材との間隔を調整することで焦点位置及び前記偏向器の偏向面と前記被走査面との共役関係を補正することを特徴とする。
【００１８】
この画像形成装置の調整方法によれば、光走査装置と記録材との間隔を調整することで、偏向面と被走査面間の副走査方向の結像倍率に関わらず焦点位置及び共役関係の補正ができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の画像形成装置及びその調整方法によれば、光走査装置での偏向面と被走査面間の副走査方向の結像倍率に関わらず焦点位置及び共役関係の補正が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態による画像形成装置を概略的に示す図である。
【００２１】
図１に示すように、画像形成装置１は、光走査装置２を搭載し、この光走査装置２は、レーザ光源１０とカップリングレンズ１２を含む光源装置１４と、光源１０から射出される光束を主走査方向に延びる線像に結像するシリンドリカルレンズ１５と、結像された光束を主走査方向に偏向面１６ａで偏向する光偏向器として回転駆動される回転多面鏡１６と、回転多面鏡１６で偏向された光束を被走査面２０上に所定形状のスポットに結像させる結像レンズ１８と、を備え、破線で示す筐体３内に一体のユニットとして構成されている。
【００２２】
なお、カップリングレンズ１２やシリンドリカルレンズ１５や結像レンズ１８は樹脂材料を用いて成形金型により一体に成形されて製造されることが好ましく、安価で軽量な光学系・光走査装置２を実現できる。
【００２３】
図１の画像形成装置１は、被走査面２０の位置に感光性フィルムや記録媒体等の記録材を副走査方向（図１の紙面垂直方向）に移動可能に配置し、光走査装置２によって主走査された光束で画像を記録材に形成する。
【００２４】
図１のように、画像形成装置１において筐体３内に一体に構成された光走査装置２が被走査面２０に対し接近する方向及び反対に離れる方向の双方に移動可能に構成されており、光走査装置２と被走査面２０との間の間隔ｄを調整可能になっている。
【００２５】
図２は図１の光走査装置２の副走査方向の光学系を模式的に示す図であって、本実施の形態における光走査装置２と被走査面２０との間隔を調整することによる効果を説明するための図（ａ）、（ｂ）であり、従来のように調整した場合の問題点を説明するための図（ｃ）である。
【００２６】
図１，図２の光走査装置２の光学系において、結像レンズ１８の製造誤差や位置決め誤差などにより、図２（ａ）から図２（ｂ）のように幾何学的な共役点が被走査面２０よりもアンダー側の被走査面２０’の位置にシフトしたと仮定する。この場合、図１のように光走査装置と記録材が位置する被走査面との間隔ｄを調整し、図２（ｂ）のように、間隔Δだけ近づけ相対間隔を短くすることで、焦点位置及び偏向面１６ａと被走査面２０との共役関係を保つようにしている。
【００２７】
このようにして、偏向面１６ａと被走査面２０との間の副走査方向の結像倍率に関わらず、焦点位置及び共役関係の補正が可能となる。例えば、結像レンズ１８が偏向面１６ａと被走査面２０との間の結像倍率が０．５乃至２．０倍の範囲内に設計されていても、焦点位置及び共役関係の補正ができる。
【００２８】
従来のように、結像レンズの位置を調整する（図２（ｃ）参照）ことで、共役関係の補正を行う場合、偏向面と被走査面間の副走査方向の結像倍率が１倍前後の光学系ではレンズ移動量が大きくなるため補正できず、また結像レンズの移動により光学特性（ｆθ特性、像面湾曲など）に悪影響がでると予想されるが、本実施の形態の調整方法によれば、１倍前後の結像倍率であっても焦点位置及び共役関係の補正ができ、光学特性（ｆθ特性、像面湾曲など）に影響が生じることもない。
【００２９】
従来のように、光源側光学系のシリンドリカルレンズ１５で被走査面上のピントを補正した場合は、図２（ｃ）のように、シリンドリカルレンズ１５の結像点が偏向面１６ａからずれており、面倒れ補正効果を損なってしまう。
【００３０】
回転多面鏡１６の回転軸に対する垂直平面に対し各偏向面（ミラー面）１６ａの法線がなす角度である倒れ角が大きいと走査ライン幅がばらついてピッチむらが悪化するため理想的には倒れ角ゼロであることが望ましいが、実際には製造上難しく、かかるミラー面の倒れによるピッチむらを面倒れ補正光学系で補正可能である。このための面倒れ補正光学系は、図２（ａ）、（ｂ）のように構成されることで実現できるのに対し、図２（ｃ）のような光源側光学系のシリンドリカルレンズ１５で被走査面上のピントを補正する構成では、シリンドリカルレンズ１５の結像点が偏向面１６ａから間隔Δだけずれてしまい、面倒れ補正効果が損なわれてしまうのである。
【００３１】
また、図２（ｂ）のように補正し、光走査装置と被走査面との相対間隔を短くした場合、図１に示すように、画幅が変化幅ｗだけ小さくなるので、画素サイズの微調整機構を設け、例えば画素クロックを遅くしたり、回転多面鏡１６の回転数を速くし、また、画幅が大きくなる場合は、例えば画素クロックを速くしたり、回転多面鏡１６の回転数を遅くすることが好ましい。このように、画素サイズの微調整機構は、画素クロックや回転多面鏡１６の回転数等の制御により実現できる。
【００３２】
次に、上述のような光走査装置と記録材との間隔調整により、回転多面鏡の面倒れによるピッチむらを最小または許容範囲内とする調整について図３〜図５を参照して説明する。図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）は像高位置に対する面倒れ時の走査線位置を模式的に示す面倒れ補正特性図であり、図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）は像高位置に対する画像上のピッチむらを模式的に示すピッチむら特性図である。
【００３３】
図４（ｂ），図５（ｂ）から分かるように、光走査装置において面倒れ補正光学系を構成していても、画像上のピッチむらは理想値（目標）からの乖離が若干残る。
【００３４】
図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）のように、面倒れがない場合の走査線位置は理想値０となるが、面倒れがあった場合は、その面倒れ量に比例して走査線位置が変わる。この面倒れ補正特性によって図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）のように、画像上のピッチむら特性がほぼ決まる。
【００３５】
図１のように光走査装置と記録材の間隔を調整するとき、図２（ａ）において被走査面の位置がａであると、図３（ａ）のような面倒れ補正特性を示し、画像上のピッチむら特性が図３（ｂ）のように不充分であるが、被走査面の位置を２０’にすると、図４（ａ）のような面倒れ補正特性を示し、画像上のピッチむら特性が図４（ｂ）のようになる。更に、被走査面の位置をｂにすると、図５（ａ）のような面倒れ補正特性を示し、画像上のピッチむら特性が図５（ｂ）のようになる。
【００３６】
上述のようにして光走査装置と記録材の間隔を調整すると、面倒れ補正特性が図３（ａ）→図４（ａ）→図５（ａ）のように平行移動する。このように共役点位置を合わせる場合、必ずしも像高０（記録材の中央）で行うことがよいとは限らない。即ち、図４（ａ）のように像高０で共役関係を合わせるよりも、図５（ａ）、（ｂ）のように全像高範囲で均等にピッチむらが低減する状態に設定したほうがよい。
【００３７】
また、画像上のピッチむらの目標が厳しく、特開平０９−４９９７３号公報のようにピッチむら補正を実施する場合は、その補正方法（補正値選択位置など）を考慮し、補正後のピッチむらが最小または許容範囲内となるように、光走査装置と記録材の間隔を調整するのがよい。
【００３８】
上記公開公報の例では、図４（ａ）、（ｂ）の特性となるように調整するのが望ましい。図５（ａ）、（ｂ）のようにすると、面倒れ補正特性が０μｍと交差する点で補正量（位相）が１８０度変化するので、補正量を補正点間で補間する際に誤差を生じ易いからである。
【００３９】
なお、上記特開平０９−４９９７３号公報のピッチむら補正とは、本出願人が同公報で提案したものであって、回転多面鏡の１回転を１周期とした周期的むら補正パターンにより画像信号を変調し、変調された画像信号により強度変調された光ビームを回転多面鏡によって偏向して記録体上を主走査するとともに、その記録体を光ビームに対して主走査方向と略垂直な方向に相対移動させることにより副走査する装置の周期的むら補正パターンを決定する際に、正弦波の位相を変えた周期的変調パターンにより入力信号を変調して出力し、むらの小さい位相を選択し、次に、選択された位相の周期的変調パターンの振幅を変えた周期的変調パターンにより入力信号を変調して出力し、むらの小さい振幅を選択し、周期的むら補正パターンを決定するものである。このようにして、回転多面鏡の１回転を１周期とした複数の周期的変調パターンで画像信号を変調し、その中でむらが低減したパターンを選択し、その選択したパターンを周期的むら補正パターンとして画像信号を変調する。
【００４０】
次に、本実施の形態による画像形成装置の具体例について図６を参照して説明する。図６は本実施の形態による画像形成装置の概略的構成を示す図である。
【００４１】
図６に示す画像形成装置５０は、記録材である熱現像感光性フィルム（以下、「フィルム」という。）にレーザ露光により潜像を形成してから加熱することで可視像化するものであり、多数枚のフィルムを収納する収納部５１からフィルムを搬送し、最下方の副走査部５３の搬送ローラ対５３ａ、５３ｂで副走査方向Ｈに搬送しながら、光走査装置５２から図６の紙面垂直方向に主走査されたレーザ光Ｌを露光することでフィルムに潜像を形成し、次に、フィルムを最上方にある熱現像部５４に搬送し、加熱ドラム５４ａで加熱し熱現像してから装置外部に排出する。
【００４２】
図６において、光走査装置５２は図１と同様に構成され、筐体３内にユニット化されており、副走査部５３の搬送ローラ対５３ａと５３ｂの間でレーザ光Ｌの照射されるフィルム面が図１の被走査面２０に相当する。
【００４３】
光走査装置５２の筐体３と副走査搬送部５３の筐体５３ｃとの間にはスペーサ５５が配置されており、スペーサ５５の高さを調整することで、光走査装置５２と被走査面２０との距離を調整することができる。例えば、画像形成装置５０の初期調整において、光走査装置５２の結像レンズ１８の製造誤差や位置決め誤差などにより、図２（ｂ）のように幾何学的な共役点がずれていた場合、スペーサ５５の高さを変更することで光走査装置５２と被走査面２０との距離を調整する際に、図２（ｂ）のように間隔Δだけ近ずけることで、焦点位置及び偏向面１６ａと被走査面２０との共役関係を補正することができる。
【００４４】
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図６では画像形成装置の例として熱現像による装置を説明したが、本発明はこれに限定されず、光走査装置を用いる他の方式による画像形成装置であってもよく、例えば、レーザビームプリンタ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施の形態による画像形成装置を概略的に示す図である。
【図２】図１の光走査装置の副走査方向の光学系を模式的に示す図であって、本実施の形態における光走査装置と被走査面との間隔を調整することによる効果を説明するための図（ａ）、（ｂ）であり、従来のように調整した場合の問題点を説明するための図（ｃ）である。
【図３】図１において像高位置に対する面倒れ時の走査線位置を模式的に示す面倒れ補正特性図（ａ）及び像高位置に対する画像上のピッチむらを模式的に示すピッチむら特性図（ｂ）であり、面倒れ補正前の状態を示す図である。
【図４】図１において像高位置に対する面倒れ時の走査線位置を模式的に示す面倒れ補正特性図（ａ）及び像高位置に対する画像上のピッチむらを模式的に示すピッチむら特性図（ｂ）であり、面倒れ補正後の状態を示す図である。
【図５】図１において像高位置に対する面倒れ時の走査線位置を模式的に示す面倒れ補正特性図（ａ）及び像高位置に対する画像上のピッチむらを模式的に示すピッチむら特性図（ｂ）であり、更に面倒れ補正をした後の状態を示す図である。
【図６】本実施の形態の具体例である画像形成装置の概略的構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 画像形成装置
２ 光走査装置
３ 筐体
１０ レーザ光源
１２ カップリングレンズ
１４ 光源装置
１５ シリンドリカルレンズ（光源側光学系）
１６ 回転多面鏡（偏向器）
１６ａ 偏向面、ミラー面
１８ 結像レンズ（結像光学系）
２０ 被走査面
５０ 画像形成装置
５２ 光走査装置
５５ スペーサ
Ｈ 副走査方向
Ｌ レーザ光
ｄ 間隔
ｗ 画幅の変化幅
【図１】
2007114365.tif 000003
【図２】
2007114365.tif 000004
【図３】
2007114365.tif 000005
【図４】
2007114365.tif 000006
【図５】
2007114365.tif 000007
【図６】
2007114365.tif 000008